• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2005.07b
• /
• pp.1693-1695
• /
• 2005

최근 공공건물에 신재생에너지 적용이 의무화되었고, 기후변화협약의 발효로 이산화탄소배출 절감에 대한 관심이 매우 높다. 가장 효율이 높은 냉난방 시스템인 지열히트펌프를 대표적인 신재생에너지인 태양광발전을 이용하여 구동하여 건물을 냉난방을 수행하도록 적용되었다. 야간 또는 태양에너지 밀도가 낮은 날을 위하여 축열과 축냉을 할 수 있는 수축열시스템과 연계하여 적용되었다. 지열히트펌프는 도심지역의 열섬현상 해소에 기여할 수 있으며, 외기 온도의 변화에 관계없이 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있으며 향후에 그린 빌딩인증등을 위해 에너지 절약과 신재생에너지 사용량을 높일 수 있는 방안으로 판단된다. 이를 적용한 설치 사례에 대한 사양과 운전 조건이 제시된다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.37-44
• /
• 2008

The global warming potential (GWP) of $CO_2$ refrigerant is 1/1300 times lower than that of R134a. Furthermore, the size and weight of the automotive heat pump system can decrease because $CO_2$ operates at high pressure with significantly higher discharge temperature and larger temperature change. The presented $CO_2$ heat pump system was designed for both cooling and heating in fuel cell vehicles. In this study, the performance characteristics of the heat pump system were analyzed for heating, and results for performance were provided for operating conditions when using recovered heat from the stack coolant. The performance of the heat pump system with heater core was compared with that of the conventional heating system with heater core and that of the heat pump system without heater core, and thus the heat pump system with heater core showed the best performance among the selected heating systems. On the other hand, the heating performance of two different types of coolant/air heat pump systems with heater core was compared each other at various coolant inlet temperatures. Furthermore, to use exhausted thermal energy through the radiator, experiments were carried out by changing the arrangement of a radiator and an outdoor evaporator, and quantified the heating effectiveness.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.21 no.4
• /
• pp.42-46
• /
• 2017

As $CO_2$ emission with imprudent using fossil fuel, annual mean temperature of earth is increased in every year. Geothermal energy is inexhaustible energy resource to solve this problem. Heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop are important to distribute widely. Thus, this study are performed to increase heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop with dual expansion valves and spacer. As a results, COP of cooling & heating is obtained improvement up to 11.4% using dual expansion valves, and heat exchange efficiency is increased up to 17.5% using spacer. It will be reduced initial installation cost due to increasing heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
• /
• v.22 no.6
• /
• pp.88-94
• /
• 2008

The concentration of atmospheric carbon dioxide (CO2), which is one of the major greenhouse gases, continues to rise with the increase in fossil fuel consumption. In order to mitigate global warming the amount of CO2 discharge to the atmosphere must be reduced. Carbon dioxide capture and storage (CCS) technology is now regarded as one of the most promising options. To complete the carbon cycle in a CCS system, a huge amount of captured CO2 from major point sources such as power plantsshould be transported for storage into the marine or ground geological structures. Since 2005, we have developed technologies for marine geological storage of CO2,including possible storage site surveys and basic design of CO2 transport and storage process. In this paper, the design parameters which will be useful to construct on-shore and off-shore CO2 transport systems are deduced and analyzed. To carry out this parametric study, we suggested variations in thedesign parameters such as flow rate, diameter, temperature and pressure, based on a hypothetical scenario. We also studied the fluid flow behavior and thermal characteristics in a pipeline transport system.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.195-201
• /
• 2017

In this study, the viscosity of a $CO_2-gas$ mixture was investigated for the transportation of the captured $CO_2-gas$ in pipelines and for the designing of a thermal system, both of which involve the utilization of the $CO_2-gas$ mixture. The viscosities of the $CO_2-gas$ mixture, $CO_2+CH_4$, $CO_2+H_2S$, and $CO_2+N_2$ were predicted using three different models as follows : Chung, TRAPP, and REFPROP. The predictability values of the models were validated by comparing the estimated results with the experiment data for the $CO_2+CH_4$ and $CO_2+N_2$ under high-density conditions. The Chung model showed 2.41%, which is the lowest mean deviation of the prediction among the model. Based on the Chung model, the mixture mole fractions were changed from 0.9, 0.95, and 0.97, the mixture pressure was ranged from 80 bar to 120 bar by 10 bar, and the mixture temperature was varied from 310 K to 400 K by 10 K to observe the effects of the parameters on the mixture viscosity. Considering the high mole fraction of the $CO_2$ in the mixture, a significant variation of the mixture viscosity was observed close to the pseudo-critical temperature, and the viscosity for the $CO_2+H_2S$ mixture shows the highest values compared with those of the $CO_2+CH_4$ and $CO_2+N_2$.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.171-179
• /
• 2013

The thermodynamic characteristics of a combined cycle applied with a topping cycle such as a trilateral cycle at relatively high temperatures and a bottoming cycle such as an organic Rankine cycle at relatively low temperatures have been theoretically investigated. This is an electric generation system used to recover the waste heat of the exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. As a result, when the boundary temperature between the topping and the bottoming cycles increased, the system efficiencies of energy and exergy were simultaneously maximized because the total exergy destruction rate (${\sum}\dot{E}_d$) and exergy loss ($\dot{E}_{out2}$) decreased, respectively. In the case of a marine diesel engine, the waste heat recovery electric generation system can be utilized for additional propulsion power, and the propulsion efficiency was found to be improved by an average of 9.17 % according to the engine load variation, as compared to the case with only the base engine. In this case, the specific fuel consumption and specific $CO_2$ emission of the diesel engine were reduced by an average of 8.4% and 8.37%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.206.1-206.1
• /
• 2010

폐기물 등을 열분해 가스화한 합성가스로부터 효과적으로 고순도의 수소를 회수하기 위하여 WGS(수성가스전환반응) 및 $CO_2$ 회수 PSA 공정을 적용하였다. 벤치스케일 열교환형 WGS반응기를 개발하여 기존 단열방식에 비하여 단순화한 반응시스템을 구축하였으며 출구 CO농도 4%대를 달성하였다. 또한 3베드로 구성된 벤치스케일의 $CO_2$ PSA운전을 수행한 결과, 2.5barg 흡착 및 진공재생단계를 적용하여 회수되는 $CO_2$의 농도가 95%이상, 회수율 80%이상을 기록하는 효율적인 $CO_2$ 회수공정을 개발하였다. 한편, 흡탈착 모사프로그램인 ADSIM을 통해서도 실험과 비교적 일치한 결과를 얻을 수 있었는데 향후 스케일업 설계자료 확보시 유용할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2020.05a
• /
• pp.323-326
• /
• 2020

태양광 발전은 이산화탄소 배출로 인한 기후 변화에 대응하는 주요 수단으로 인식되어 수요와 필요성이 급격하게 증가하고 있다. 최적의 태양광 발전 시스템의 운영을 위해서는 정교한 전력수요 및 태양광 발전량 예측 모델이 요구되며, 온도 및 일사량은 태양광 발전량 예측 모델의 필수적인 입력 변수이다. 하지만, 한국 기상청의 동네예보는 일사량에 관한 예측값을 제공하지 않아 정교한 태양광 발전량 예측 모델을 구축하는 것은 어렵다. 이를 위해 일사량 예측 기법에 관한 많은 연구사례가 보고되고 있지만, 다수의 연구들은 충분한 데이터 셋을 이용하여 일사량 예측 모델을 개발하였다. 초기 태양광 발전 시스템 운영을 위해서는 불충분한 데이터 셋을 이용한 예측 모델 개발이 필요하나 이에 대한 사례는 불충분하다. 본 논문은 실제 태양광 발전 시스템에서 수집된 불충분한 데이터 셋을 이용한 단기 일사량 예측 기법을 제안한다. 먼저, 기상청 동네예보의 다양한 기상 요인들을 이용하여 일사량 예측 모델을 위한 입력 변수를 구성한다. 다음으로, 조건부 랜덤 포레스트를 이용하여 일사량 예측 모델을 구성하며, 설명 가능한 일사량 예측뿐만 아니라 더욱더 많은 데이터 셋을 학습하기 위해 시계열 교차검증을 수행한다. 실험 결과, 제안한 기법은 다른 예측 기법들보다 높은 예측 정확도를 보일 뿐만 아니라 설명 가능한 예측 결과를 제시할 수 있음을 보여준다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.224.2-224.2
• /
• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.38 no.12
• /
• pp.1415-1420
• /
• 2014

Super-critical $CO_2$ ($S-CO_2$) Brayton cycle has been considered to replace the current steam Rankine cycle in Sodium-cooled Fast Reactor (SFR) in order to improve the inherent safety and thermal efficiency. Several austenitic alloys are considered as the structural materials for high temperature $S-CO_2$ environment.. Microstructural change after long-term exposure to high temperature $S-CO_2$ environment could affect to the mechanical properties. In this study, candidate materials (austenitic stainless steels and Alloy 800HT) were exposed to $S-CO_2$ to assess oxidation resistance and the change in tensile properties. Loss of ductility was observed for some austenitic stainless steels even after 250 h exposure. The contribution of $S-CO_2$ environment on such changes was analyzed based on the characterization of the surface oxide and carburization of the materials in which 316H and 800H showed different oxidation behaviors.